Центр Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» на базе Института передовых производственных технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого: Разработка технологии in-situ синтеза высокотемпературных титановых сплавов при использовании порошков отдельных элементов для получения порошковой смеси сплава и последующего синтеза с помощью метода селективного лазерного плавления (заключительный)

Том 1. Объектом исследования является разработка технологии in-situ синтеза высокотемпературных титановых сплавов при использовании порошков отдельных элементов для получения порошковой смеси сплава и последующего синтеза с помощью метода селективного лазерного плавления. Работа выполнена в рамках реализации проекта по развитию Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» на базе Института передовых производственных.Цель работы: проведение анализа современного состояния вопроса в области проводимых исследований, в ходе которого должны быть определены возможные составы перспективных сплавов для проведения исследований, рассмотрены возможности и ограничения применения аддитивных технологий для изготовления изделий из высокотемпературных титановых сплавов.Том 2. Начало ХХI века совпало с новой технологической революцией, основными требованиями которой являются снижение материальных, энергетических и финансовых затрат при производстве продукции, повышении экологичности производства. Постепенно смещается нацеленность промышленности от выпуска крупных серий машин и механизмов с усредненными технологическими свойствами в сторону производства оборудованиязаточенного под решение конкретных технологических задач. Все это потребовало по-новому подойти к оценке существующих технологических процессов, поставить задачу внедрения в традиционные отрасли промышленностипринципиально новых процессов производства и подходов к решению проектных и конструкторских задач. Одним из наиболее перспективных направлений развития производства изделий, деталей и узлов из металлических материалов являются аддитивные технологии, приходящие на смену традиционным – вычитающим технологиям, таки как, например, обработка резанием.В данной работе приводятся результаты исследований и разработки технологии производства металлических порошков на основе железа, титана и никеля методом плазменной атомизации. Для проведения исследований и разработки технологии был изготовлен оригинальный натурный макет плазменного атомайзера, позволивший проводить распыление металлических фидстоков в широком диапазоне изменения технологических параметровпроцесса – силы тока, подаваемого на плазмотрон, скорости подачи фидстока и плазмообразующего газа, состава и давления защитной газовой среды в камере распыления атомайзера. Были установлены общие принципы и подходы к процессу распыления порошков с высоким сродством к кислороду, доказана возможность производства малых коммерческих партий сложнолегированных металлических порошков в плазменном атомайзере.Проведены исследования гранулометрического состава распыленных порошков, выполнено исследование формы частиц порошков и показано, что методом плазменной атомизации возможно получение сферических порошков размерами, необходимыми для использования в аддитивных машинах, работающих по методу прямого лазерного выращивания. Разработаны лабораторные технологии получения порошка титана и высоконикелевого сплава при использовании одноплазмотронной схемы распыления, включающие основные требования к исходным материалам, оборудованию, разработаны основные требования к правилам охраны труда и промышленной безопасности при распылении порошков титана и высоконикелевого сплава, которые, с минимальными доработками, учитывающими особенности распыляемых материалов (пирофорность, токсичность и т.п.) могут быть распространены на процессы распыления практически всех металлических материалов. Показаны пути создания сложных многокомпонентных порошков путем одновременного распыления двух или трех типов фидстоков разных химических составов при одновременном использовании двух или трех плазмотронов, каждый из которых работает в своем энерго-силовом режиме. Разработаны технологии получения двухкомпонентных порошковых материалов на основе порошков титанового и высоконикелевого сплавов; титана и нержавеющей стали.